刺梨果实中主要成分的提取分离及提取机制研究
目前，对刺梨果实（RosaRoxbunghiiTratt）的研究与开发利用已经越来越受到人们的关注。本实验率先采用超声微波辅助的二氧化碳响应型表面活性剂绿色高效提取刺梨果实中八种目标化合物的工艺，通过大孔吸附树脂法富集了刺梨果实中的三萜类和多酚类，最后通过高速逆流色谱结合半制备液相色谱法分离纯化了刺梨果实中表儿茶素、刺梨苷、刺梨酸、儿茶素、槲皮素、芦丁、山奈酚和坡模酮酸并进行了表征。结果如下： 1.建立了针对刺梨果实中八种目标化合物的UPLC-QQQ-MS/MS分析方法。 2.研究了超声微波辅助的羧基功能化的多壁碳纳米管协同二氧化碳响应型表面活性剂绿色高效提取刺梨果实中八种目标化合物的工艺，与其他提取溶剂与提取工艺相比提取效率有明显的提升。并且可以通过简单的操作回收表面活性剂并投入下一轮提取中。采用单因素实验和Box-Behnken（BBD）实验设计超声微波辅助的羧基功能化的多壁碳纳米管协同二氧化碳响应型表面活性剂绿色高效提取刺梨果实中八种目标化合物的工艺参数进行考察以及优化，确定最优的提取工艺参数： 表面活性剂种类：棕榈酸三(2-羟乙基)铵 表面活性剂浓度：8.22mg/L 固液比：12mg/mL 提取时间：31.22min 超声功率：400W 微波功率：589W 在上述优化条件下进行了实验，在此条件下得到的实际提取效率为：芦丁0.15±0.001mg/g，槲皮素1.64±0.028mg/g，表儿茶素1.09±0.024mg/g，儿茶素0.62±0.015mg/g，刺梨酸1.35±0.02mg/g，刺梨苷1.87±0.01mg/g，山奈酚0.076±0.002mg/g和坡模酮酸1.67±0.02mg/g。 通过不同溶剂的对比提取实验表明以棕榈酸三(2-羟乙基)铵为二氧化碳响应型表面活性剂的提取工艺是一种提取效率高、绿色无毒的提取技术，可广泛应用在对植物中生物活性成分的提取研究中。通过对比不同提取工艺表明，超声微波协同辅助提取过程是一种高效、实用、绿色、易于操作的提取工艺。在本提取条件及提取工艺下，得到刺梨果实总多酚提取率为25.12mg/g，总三萜提取率为10.62mg/g。 3.使用密度泛函理论计算了二氧化碳响应型表面活性剂棕榈酸三(2-羟乙基)铵的表面静电势和分子的弱相互作用力。计算优化了表面活性剂的最优构型，并且分析了这种构型的非共价相互作用。确定出这类表面活性剂具有极性的头部和疏水的尾部，通过密度泛函对棕榈酸三(2-羟乙基)铵的计算。随后，以刺梨果实中的特异性成分刺梨酸为模式目标化合物，使用分子动力学模拟技术对二氧化碳响应型表面活性剂的聚集行为。以研究胶束的结构与在溶液中的分布状态、胶束与被提取物的结合状态，同时分析了20ns内被提取物与表面活性剂之间形成分子间氢键的距离以及数目变化。结果表明，形成的分子间氢键相互作用力主要为强氢键相互作用力，与此同时，在提取前期刺梨酸并未稳定与胶束结合，经过一段时间后，刺梨酸能与胶束体系结合稳定，有利于刺梨酸的提取 4.采用大孔吸附树脂对刺梨果实提取物中的多酚类和三萜类化合物进行富集纯化，并确定了最优的工艺条件，得到多酚类含量为64.37%，是纯化前的5.17倍，回收率为87.35%。三萜类化合物含量为70.37%，是纯化前的4.76倍，回收率为89.25%。 5.通过高速逆流色谱对刺梨果实中的表儿茶素、刺梨苷、刺梨酸、儿茶素、槲皮素、芦丁、山奈酚和坡模酮酸进行了分离，并优化了工艺条件： 第一次溶剂体系：乙酸乙酯-正丁醇-水（6∶4∶10v/v/v） 第二次溶剂体系：正己烷-乙酸乙酯-甲醇-水（0.2∶1∶0.8∶1v/v/v/v） 固定相：上相 流动相：下相 温度：25℃ 主机转速：800rpm 第一次流动相流速：1mL/min 第二次流动相流速：2mL/min 在上述优化条件下，得到了六个单体化合物和一份刺梨酸与刺梨苷的混合物，分别为芦丁、槲皮素、表儿茶素、儿茶素、山奈酚、坡模酮酸单体，并且对这六种单体化合物进行了表征。纯化的六种化合物的纯度分别为97.2%、95.8%、95.6%、97.3%、96.6%、95.5%，回收率分别为98.6%、96.1%、95.1%、93.2%、97.8%、98.1%。最后通过半制备液相色谱技术对刺梨酸与刺梨苷的混合物进行分离纯化和结构鉴定。刺梨酸与刺梨苷纯度分别为95.2%、96.3%，回收率分别为95.6%、98.3%。 综上所述，本论文利用超声微波辅助二氧化碳响应型表面活性剂对刺梨果实中的八种多酚类和三萜类混合物进行了绿色安全高效提取，并且与传统方法对比获得了较高的得率。同时建立了检测刺梨果实中八种目标化合物的UPLC-QQQ-MS/MS分析方法。使用密度泛函理论研究了这种表面活性剂的物理性质和化学性质，同时在此基础上利用分子动力学模拟了提取机制与弱相互作用力。并且利用大孔吸附树脂对刺梨中多酚类和三萜类化合物进行富集。在高速逆流色谱的两次分离中得到了六种单体并对其结构进行了表征。在半制备液相色谱的工艺中分离出了难以分离的刺梨酸与刺梨苷并且进行了核磁表征，刺梨酸与刺梨苷其纯度分别为95.2%、96.3%，回收率分别为95.6%、98.3%。本研究获得了一种高效、快速、可靠的刺梨果实中多酚类和三萜类化合物的提取、富集以及分离纯化的新工艺，同时利用密度泛函与分子动力学模拟初步研究了提取机制，为研究其他植物的有效活性成分提供了新思路。
刺梨果实;表儿茶素;槲皮素;山奈酚;分离提取;分子动力学
东北林业大学
硕士
植物学
付玉杰
2021
中文
R284.2
2022-01-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）